[發明專利]發光二極管及其制備方法

無效

• 申請號: 201110117040.0
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102185070A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 肖德元;王津洲
• 申請（專利權）人: 西安神光安瑞光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/24
• 分類號: H01L33/24;H01L33/36;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種發光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)及其制備方法。

背景技術

發光二極管由于具有壽命長、能耗低等優點，應用于各種領域，尤其隨著其照明性能指標日益大幅提高，發光二極管在照明領域常用作發光裝置。其中，以氮化鎵(GaN)為代表的III-V族化合物半導體由于具有帶隙寬、發光效率高、電子飽和漂移速度高、化學性質穩定等特點，在高亮度光電子器件領域有著巨大的應用潛力，引起了人們的廣泛關注。

請參閱圖1，圖1是一種現有技術的發光二極管的剖面結構示意圖。所述發光二極管包括襯底11、緩沖層(buffer?layer)12、N型接觸層(N?contact?layer)13、N型覆蓋層(N?active?layer)14、有源層(light?emitting?layers)15、P型覆蓋層(P?active?layer)16、P型接觸層(P?contact?layer)17、與所述P型接觸層17連接的正電極18以及與所述N型接觸層13連接的負電極19。所述發光二極管是雙異質(Double?Heterogeneous，DH)結構的發光二極管，其中異質結構包括：N型覆蓋層14、有源層15和P型覆蓋層16。所述有源層15為所述發光二極管的發光層。所述N型覆蓋層14為N型摻雜氮化鎵層，所述P型覆蓋層16為P型摻雜氮化鎵層。類似的，美國專利US?7193246也公布了一種氮化物半導體發光器件。

然而，由于氮化鎵體單晶很難獲得，所以，目前氮化鎵材料的生長主要通過在藍寶石(Sapphire，AL₂O₃)襯底上進行異質外延的手段獲得，最主要的外延生長技術有金屬氧化物化學氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE)以及鹵化物氣相外延(HVPE)等。由于藍寶石襯底與氮化鎵外延層存在很大的晶格失配(lattice?mismatch)和熱脹失配，所以不可避免地會在氮化鎵外延層中引入大量的位錯(dislocation)。

美國北卡羅來納州立大學(NCSU)的研究人員最近提出了一種新的氮化鎵生長方法，如圖2到圖4所示。首先，在藍寶石襯底21上依次形成緩沖層22和氮化鎵層23，所示氮化鎵層23中存在大量位錯24，如圖2所示。然后，采用無掩膜感應耦合等離子反應刻蝕(matchless?inductively?coupled?plasma-reactive?ion?etching)的方式刻蝕所述氮化鎵層23，使得所述氮化鎵層23在鄰近所述藍寶石襯底21處形成納米線(nanowires)25，如圖3所示。采用外延生長技術(epitaxial?overgrowth)，在所述氮化鎵層23表面再生長外延氮化鎵層26以覆蓋所述納米線25，由所述氮化鎵層23和外延氮化鎵層26形成的氮化鎵層在鄰近所述藍寶石襯底21處形成空穴(void)27。由于所述空穴27的存在，所述氮化鎵層中的位錯被吸收(dislocation?trapping)，從而降低了所述氮化鎵層的位錯密度(dislocation?density)，有利于提高發光二極管的發光效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種即能夠增加發光面積又能降低功耗的發光二極管。

本發明的另一目的在于提供上述發光二極管的制備方法。

一種發光二極管，包括襯底，所述襯底包括接觸孔；位于所述襯底一側的第一導電半導體層，覆蓋所述第一導電半導體層的有源層，覆蓋所述有源層的第二導電半導體層，所述第一導電半導體層鄰近所述有源層的一側表面形成有多個凸起，所述第一導電半導體層與所述第二導電半導體層具有相反摻雜類型；位于所述襯底另一側的電極層，所述電極層通過所述接觸孔與所述第一導電半導體層接觸。

上述發光二極管優選的一種技術方案，所述發光二極管還包括設置于所述第一導電半導體層與所述發光二極管襯底之間的緩沖層，所述緩沖層包括接觸孔，所述電極層通過所述襯底和緩沖層的接觸孔與所述第一導電半導體層接觸。

上述發光二極管優選的一種技術方案，所述發光二極管還包括覆蓋所述第二導電半導體層的接觸層。

上述發光二極管優選的一種技術方案，所述第一導電半導體層為N型摻雜氮化鎵層或者N型摻雜氮化鋁鎵層，所述第二導電半導體層為P型摻雜氮化鎵層或者P型摻雜氮化鋁鎵層。

上述發光二極管優選的一種技術方案，所述襯底為硅襯底。

上述發光二極管優選的一種技術方案，所述凸起的側面與所述第一導電半導體層的垂直方向的夾角范圍是0到45度。

上述發光二極管優選的一種技術方案，所述凸起為柱形凸起。